高铁控制测量技术方案(090629).doc

新新 建建 铁铁 路路 贵阳至广州线工程措施加强后贵阳至广州线工程措施加强后 精密控制测量技术方案精密控制测量技术方案 中国中铁二院工程集团有限责任公司中国中铁二院工程集团有限责任公司 工程勘察证书工程勘察证书 甲级甲级 编号编号 220011 kj 工程设计证书工程设计证书 甲级甲级 编号编号 220011 sj 中铁第四勘察设计院集团有限公司中铁第四勘察设计院集团有限公司 工程勘察证书工程勘察证书 甲级甲级 编号编号 170010 kj 工程设计证书工程设计证书 甲级甲级 编号编号 170010 sj 二二 九年六月九年六月 成都成都 新新 建建 铁铁 路路 贵阳至广州线工程措施加强后贵阳至广州线工程措施加强后 精密控制测量技术方案精密控制测量技术方案 中铁二院工程集团有限责任公司中铁二院工程集团有限责任公司 二二 九年六月九年六月 成都成都 文件编制单位 文件编制单位 中铁二院工程集团有限责任公司 中铁第四勘察设计院集团有限公司 中铁二院项目编制人员名单 中铁二院项目编制人员名单 总体设计负责人 陈 亮 编写 梅 熙 复核 王 智 审定 卢建康 铁四院项目编制人员名单 铁四院项目编制人员名单 编写 朱雪峰 复核 周芳洪 审定 郭良浩 文文 件件 分分 发发 单单 位位 表表 顺号分 发 单 位份 数编 号备 注 1贵广铁路公司筹备组1001 10 2中铁二院工程集团有限责任公司411 14 3中铁第四勘察设计院集团有限公司415 18 4西南交通大学铁路发展有限公司219 20 5备 用221 22 目 录 1 1 概述概述 1 1 1 编制依据 1 1 2 工作范围及内容 1 1 3 线路的地理位置和地形气候特点 3 2 2 既有精密控制网情况既有精密控制网情况 4 3 3 精密控制网改造方案精密控制网改造方案 6 4 4 技术要求技术要求 7 4 1 执行的标准及规范 7 4 2 坐标与高程系统 7 4 3 布网原则 9 4 4 平面控制网要求 10 4 5 高程控制网要求 11 5 平面控制网测量平面控制网测量 12 5 1 GPS 框架网 CP0 测量 12 5 2 CPI 控制网测量 17 5 3 隧道外 CP 控制网测量 20 5 4 隧道内 CP 控制网测量 22 6 高程控制网测量高程控制网测量 24 7 CP 控制网测量控制网测量 26 7 1 CPIII 平面控制测量 27 7 2 CPIII 高程测量 27 8 控制网维护与复测控制网维护与复测 28 9 9 工程措施加强后工作量估算工程措施加强后工作量估算 28 9 1 贵阳至贺州段工作量估算 28 9 2 贺州至广州段工作量估算 29 1010 提交的成果资料提交的成果资料 31 附录附录 A 控制点标志及埋石要求控制点标志及埋石要求 32 附表附表 36 1 新建铁路贵阳至广州线工程措施加强后新建铁路贵阳至广州线工程措施加强后 精密控制测量技术方案精密控制测量技术方案 1 1 概述概述 1 1 编制依据 1 1 1 铁道部 关于时速 200 公里及以上铁路工程测量标准有关事项 的通知 铁建设函 2008 42 号 1 1 2 铁道部关于印发 时速 200 公里及以上铁路工程基桩控制网 CPIII 测量管理办法 的通知 铁建设 2008 80 号 1 1 3 铁道部 关于进一步规范铁路工程测量控制网管理工作的通知 铁建设 2009 20 号 1 1 4 新建铁路贵阳至广州线工程措施加强后修编方案 1 1 5 2009 年 6 月 24 日贵广铁路精密测量工作会议精神 1 2 工作范围及内容 1 2 1 工作范围 贵阳至广州 正线长度 841 809km 建筑长度 820 719km 其中 中铁二院工程集团有限责任公司 以下简称中铁二院 设计范围内 正线长度 584 720km 建筑长度 565 686km 中铁第四勘察设计院集 团有限公司 以下简称铁四院 范围内正线长度 257 089km 建筑 长度 255 033km 含贵阳 广州枢纽 都匀 桂林 贺州地区相关 配套工程 根据铁道部发展计划司计长函 2007 87 号文 中铁二院承担 2 贵阳至贺州 含 段的设计工作并任总体设计单位 铁四院承担贺 州 不含 至广州段的设计工作 中铁二院与铁四院在贺州地区设计分界里程为 CK597 650 中 铁二院 CK597 650 铁四院 CK567 200 中铁二院承担范围内正 线长 584 720km 铁四院承担范围内正线长 257 089km 1 2 2 工作内容 新建铁路贵阳至广州线工程措施加强后全线调整为 300km h 无 砟轨道 按照 客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定 铁建设 2006 189 号 的要求 按分级布网 逐级控制的原则 建立贵 广线平面和高程控制网 具体内容为 1 框架平面控制网 CP0 布设及测量 2 基础平面控制网 CPI 布设及测量 3 线路控制网 CPII 布设及测量 4 轨道控制网 CP 布设及测量 5 高程控制网布设及测量 6 利用新建成的精密测量控制网对已施工的线下工程进行现状 联系测量 并对已施工的线下工程作出评估 提出处理意见及进行 线路调整设计 GPS 框架网 CP0 CPI CPII 及高程控制网测量由勘测设计单 位完成后 对施工单位进行现场交桩 施工单位应进行复测 隧道 施工贯通后洞内增设 CPII 水准点由勘测设计单位施测完成后交施 工单位进行复测 CPIII 控制点由施工测量单位施测 3 1 3 线路的地理位置和地形气候特点 贵阳至广州铁路是西南地区通达华南沿海地区的重要区际铁路 通道 跨黔 桂 粤三省区 由位于贵州省贵阳市观山的新贵阳站 引出 经龙里 穿斗篷山至都匀 而后由三都沿都柳江经榕江 从 江进入广西壮族自治区 跨融江和焦柳铁路 经桂林后跨漓江 继 经恭城 钟山 贺州进入广东省境内 再经怀集 肇庆 三水 佛 山进入广州枢纽新广州车站 正线长度 841 809km 本线路段旅客 列车设计行车速度 300km h 贵阳至桂林段线路位于贵州东北部高原及其过渡带 地貌以山地 为主 地形起伏较大 其中贵阳 昌明段为高原台地边缘 昌明 榕江段地形下降较快 为高原过渡带夹深切峡谷地形 地形呈阶梯 状下降 线路穿越斗蓬山 雷公山 在都匀附近穿越长江和珠江水 域的分水岭苗岭 榕江 桂林段属于高原斜坡带 地形起伏大 河 道弯曲 沟壑纵横 线路需穿越九万大山 天平山 桂林 贺州段 属溶蚀盆地间夹中低山区 地形起伏较大 线路穿越海洋山 银殿 山 贺州至肇庆为南岭余脉的粤西中低山丘陵区 沟谷深切 肇庆 至新广州段为珠江冲积平原 由岗地地貌逐渐过渡到滨海平原区 零星展布剥蚀残丘 贵广铁路沿线属亚热带 南亚热带湿润季风气候区 常年气候温 和湿润 雨量充沛 四至九月暴雨较为集中 为汛期 冬季很少严 寒 近广州地区秋季会受台风影响 但影响不大 4 2 2 既有精密控制网情况既有精密控制网情况 2 1 贵阳至贺州段 贵阳至贺州段线路长度为 584 7 km 其中 364 9km 原来为有砟 轨道段 贵阳至贺州段的 CP0 CPI 及隧道外的 CPII 水准测量等 精密控制测量工作由中铁二院测绘分院于 2008 年 10 月完成 既有 精密控制网存在以下问题 1 执行的标准是经过评审的 新建铁路贵阳至广州线平面高 程精密控制测量技术方案 贵阳至贺州段无砟轨道地段较多 且无 砟 有砟轨道频繁交错 为了实现无砟轨道地段和有砟轨道地段 CPI 控制网同精度坐标转换 CPI 按 客运专线无砟轨道铁路工程测 量暂行规定 的 B 级 GPS 网的要求建网 但从实施过程和计算结果 看 无砟轨道地段完全满足了 B 级 GPS 网的精度要求 而有砟轨道 地段只是基本满足 B 级 GPS 网的精度要求 需要近一步采取加强措 施 2 有砟轨道地段的坐标系投影变形值和 CPII 测量执行 时速 200 250 公里有砟轨道铁路工程测量指南 试行 的要求 虽然 从 CPII 控制网平差计算的结果看满足了 C 级 GPS 网的精度要求 但部分基线的观测时间 基线闭合差 任意两时段解算值互差等指 标不能完全满足 C 级 GPS 网的要求 需要进行补测 3 有砟轨道地段部分段落 五通至桂林 的高程控制测量是 按照三等水准测量精度要求完成的 5 2 2 贺州至广州段 贺州至广州段线路长度为 257 1 km 其中 231 7km 原来为有砟 轨道段 贺州至广州段的 CPI 及隧道外的 CPII 水准测量等精密控 制测量工作由铁四院于 2008 年 10 月完成 既有精密控制网存在以 下问题 1 执行的标准是经过评审的 新建铁路贵阳至广州线平面高 程精密控制测量技术方案 贺州至广州段无砟轨道地段较少 且无 砟轨道地段相对独立 为了减少测量投入 全线 CPI 及 CPII 均按 时速 200 250 公里有砟轨道铁路工程测量指南 试行 要求建 网 施工前对铺设无砟轨道的隧道单独按 客运专线无砟轨道铁路 工程测量暂行规定 的要求布设施工控制网 布设施工控制网时以 隧道进出口一端的控制点为坐标起算点 另一端的控制点为起算方 向点 铺设无砟轨道地段 CPII CPIII 按 客运专线无砟轨道铁路工 程测量暂行规定 要求建网 有砟轨道地段按 时速 200 250 公里 有砟轨道铁路工程测量指南 试行 要求建网 2 有砟轨道地段的坐标系投影变形值满足 时速 200 250 公 里有砟轨道铁路工程测量指南 试行 的要求 即投影长度变形 包括高程归化 高斯正投影变形之和 不大于 2 5cm km 但不满 足 客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定 的要求 3 有砟轨道地段的高程控制测量是按照三等水准测量精度要 求完成的 6 3 精密控制网改造方案精密控制网改造方案 严格按照 客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定 的要求 建立 CPI CPII CPIII 控制网及高程控制网 利用新建成的精密测 量控制网对已施工的线下工程进行现状联系测量 并对已施工的线 下工程作出评估 提出处理意见及进行线路调整设计 为使工程措施加强后不废弃工程 本次精测网重新测量过程中 尽量利用原埋设标石 对后期因线路方案调整而引起控制桩位置不 满足规范要求时 待方案稳定后采用同级扩展的方法补充 以保证 工期要求 根据贵广线的具体情况 中铁二院范围 贵阳至贺州段 和铁 四院范围 贺州至广州段 的精密控制测量改造方案如下 1 贵阳至贺州段改造方案 1 重新进行坐标投影分带 投影长度的变形值不宜大于 10mm km 即投影长度变形 包括高程归化 高斯正投影变形之和 不宜大于 1 100000 2 对原来有砟轨道地段 CPI 控制网进行全面检查 对解算稍差 的基线进行重新观测和计算 3 对 CPII 控制网进行全面检查 凡是观测时间 基线闭合差 任意两时段解算值互差等指标不能完全满足 C 级 GPS 网要求的基线 均需要进行补测 7 4 原三等水准测量地段按二等水准测量要求重新进行观测和计 算 5 对线路调整较大的邦土段 约 20km 重新选点 埋石和观 测 计算 6 为监测无砟轨道的沉降情况 沿线路每隔 20km 左右增设一 个二等深埋水准点 原埋设在基岩上的二等水准点可作为深埋水准 点利用 2 贺州至广州段改造方案 1 重新进行坐标投影分带 投影长度的变形值不宜大于 10mm km 即投影长度变形 包括高程归化 高斯正投影变形之和 不宜大于 1 100000 2 对原来有砟轨道地段 CPI CPII 控制网重新观测和计算 3 原三等水准测量地段按二等水准测量要求重新进行观测和计 算 4 为监测无砟轨道的沉降情况 沿线路每隔 20km 左右增设一 个二等深埋水准点 原埋设在基岩上的二等水准点可作为深埋水准 点利用 肇庆至新广州段为珠江冲积平原 系江河 湖泊 海沉积 形成 软土 松软土分布广泛 为保证后期施工给本工程提供稳定 的高程基准和运营维护的需要 需重点考虑布设深埋水准点 计划 布设 5 个 8 4 4 技术要求技术要求 4 1 执行的标准及规范 1 客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定 铁建设 2006 189 号 2 国家一 二等水准测量规范 GB T12897 2006 3 国家三 四等水准测量规范 GB12898 91 4 全球定位系统 GPS 铁路测量规程 TB10054 97 5 全球定位系统 GPS 测量规范 GB T18314 2001 4 2 坐标与高程系统 1 平面坐标系采用工程独立坐标系统 采用 WGS 84 参考椭 球 高斯投影 东坐标和北坐标的加常数分别为 500km 0 工程椭 球构建采用改变椭球参数的方法 即参考椭球长半轴直接加投影面 大地高并保持扁率和定向不变 边长投影在抵偿高程面上 投影长 度的变形值不宜大于 10mm km 即投影长度变形 包括高程归化 高斯正投影变形之和 不宜大于 1 100000 因为本线坡度较大且桥 隧相连 个别地段投影长度变形值有超限情况 需要在施工时采取 高程改化措施保证线路施工的平顺连接 为方便与国家地形图及其它工程衔接 要求提供 1954 年北京坐 标系 3 度带坐标成果 桥梁和隧道控制测量 可根据实际情况建立独立的桥梁 隧道 施工坐标系 9 贵广线工程独立坐标系分带情况见表 4 2 1 表 4 2 2 具体地段 投影变形估算见附表 贵阳至贺州工程独立坐标系设计表 表 4 2 1 投影 分带 序号 中央子午 线经度 投影高程 面正常高 h m 投影高程 面大地高 Hm m 平均高程 异常 m 对应里程范围 最大投影长度 变形值 mm km 1107 11001075 25 DK0 000 DK63 00013 5 2107 30 950925 25 DK63 000 DK96 900 9 9 3107 30 880855 25 DK96 900 DK106 300 9 1 4107 30 820795 25 DK106 300 DK118 4009 3 5108 15 440415 25 DK118 400 DK187 500 13 9 6108 30 350325 25 DK187 500 DK218 50011 6 7108 11085 25 DK218 500 DK236 35011 8 8109 355330 25 DK236 350 DK276 00017 5 9109 30 220200 20 DK276 000 DK343 2008 3 10109 30 300280 20 DK343 200 DK357 700 12 1 11110 440420 20 DK357 700 DK381 400 20 1 12110 280260 20 DK381 400 DK389 60012 6 13110 15 200180 20 DK389 600 DK454 10011 7 14110 45 250230 20 DK454 100 DK475 55010 4 15110 45 200180 20 DK475 550 DK509 800 9 8 16110 45 230210 20 DK509 800 DK545 00013 3 17111 30 160145 15 DK545 000 DK597 6508 9 贺州至广州工程独立坐标系设计表 表 4 2 2 投影 分带 序号 中央子午 线经度 投影高程 面正常高 h m 投影高程 面大地高 Hm m 平均高程 异常 m 对应里程范围 最大投影长度 变形值 mm km 1111 45 130120 10 CK567 200 CK599 000 9 3 2 111 45 180170 10 CK599 000 CK624 000 7 8 3111 45 7060 10 CK624 000 CK636 000 7 9 4112 15 5040 10 CK636 000 CK715 000 8 1 5112 45 2010 10 CK715 000 CK791 000 7 8 6113 15 50 5 CK791 000 CK827 000 5 2 2 高程采用 1985 国家高程基准 4 3 布网原则 4 3 1 平面控制网按分级布网的原则分四级布设 由于沿线国家高等 级平面控制点稀少 且精度相容性差 有必要在基础平面控制网 10 CPI 施测之前建立首级 GPS 框架网 CP0 作为全线的平面坐标 框架基准 第二级为基础平面控制网 CPI 第三级为线路控制网 CP 第四级为铺轨基桩控制网 CP 各级平面控制网的作 用为 1 GPS 框架网 CP0 主要为勘测 施工 运营维护建立平 面坐标框架 2 CPI 主要为勘测 施工 运营维护提供坐标基准 3 CP 主要为勘测和线下工程施工提供控制基准 4 CP 主要为轨道铺设和运营维护提供控制基准 4 3 2 高程控制网分为水准基点高程控制测量和 CP 高程控制测量 各级高程控制网的作用为 1 水准基点高程控制测量主要为勘测 施工提供高程基准 2 CP 主要为轨道铺设和运营维护提供高程控制基准 4 4 平面控制网要求 4 4 1 第一级 GPS 框架网 CP0 按 30 50km 左右设置一座 按照 国家 B 级点观测标准施测 第二级基础平面控制网 CPI 在第一 级框架网 CP0 的基础上采用 GPS 施测 第三级线路控制网 CP 在基础平面控制网 CPI 的基础上采用导线法或 GPS 施 测 第四级轨道控制网 CP 在线路控制网 CP 的基础上 采用自由设站交会法施测 CP0 CPI CP 及 CP 各级平面控制 网布网要求见表 4 4 1 各级平面控制网布网要求 表 4 4 1 控制网级别测量方法测量等级点间距备注 11 CP 0GPS国家 B 级30 50km CPIGPSB 级 1000m 4km 一对点 GPSC 级 CPII 导线三等 800 1000m CPIII边角交会网 50 70m 一对点点对间距 10 20m 4 4 2 CPI CPII 及 CPIII 平面控制网的主要技术要求 1 GPS 测量的精度指标 表 4 4 2 1 控制网级别基线边方向中误差最弱边相对中误差 CP0 0 7 CPI 1 3 1 170000 CP 1 7 1 100000 2 导线测量的主要技术要求 表 4 4 2 2 控制网 级别 附合长度 km 边长 m 测距 中误差 mm 测角 中误差 相邻点位 坐标中误 差 mm 导线全长 相对闭合 差限差 方位角闭 合差限差 对应导线 等级 CP 4 800 100031 87 51 55000 3 6n 三等 导线环 段 的测角中误差应按下式计算 4 4 2 1 2 n f N m 式中 f 导线环 段 的角度闭合差 N 导线环 段 的个数 n 导线环 段 的角度个数 4 5 高程控制网要求 1 高程控制网应按二等水准测量精度要求施测 水准基点控制 网应全线 段 一次布网测量 与另一铁路连接时 应对另一铁路 的水准点进行联测 确定两铁路高程系统的关系 2 水准点应每 2km 设置一个 重点工程 大桥 长隧及特殊 12 路基结构 地段应根据实际情况增设 水准点可与平面控制点共桩 也可单独设置 水准点距线路中线距离宜在 50 150m 之间 3 高程控制测量应采用水准测量方法 其主要技术要求见表 4 5 各等级水准测量精度要求 表 4 5 限 差 水准测量 等级 每千米水准 测量偶然中 误差M 每千米水 准测量全 中误差MW 检测已测段高 差之差 往返测 不符值 附合路线或 环线闭合差 左右路线 高差不符值 二等水准 1 0 2 06L4L4L 精密水准 2 0 4 012L8L8L4L 三等水准 3 0 6 020L12L12L8L 注 表中 L 为往返测段 附合或环线的水准路线长度 单位为 km 5 平面控制网测量平面控制网测量 5 1 GPS 框架网 CP0 测量 5 1 1 GPS 框架网沿线路方案布设 全线统一构网 共布设框架网点 22 个 在线路两端及中部各选一个 CP0 点与 IGS 站连测 按照国家 全球定位系统 GPS 测量规范 GB T18314 2001 B 级点观测 标准施测 GPS 测量作业应满足表 5 1 1 中的基本技术要求 表 5 1 1 各级 GPS 测量作业的基本技术要求 级 别 项 目 国家 B 级BCD 卫星高度角 15 15 15 15 有效卫星总数 9 5 4 4 时段中任一卫星有效 观测时间 min 30 30 20 15 静 态 测 量 时段长度 min 240 90 60 45 13 观测时段数 4 21 21 2 数据采样间隔 S 3015 6015 6015 60 PDOP 或 GDOP 6 6 8 10 5 1 2 选点埋石 1 GPS 框架网点位周围应便于安置 GPS 接收机 视野开阔 在地 面高度角 15 内不应有成片的障碍物 2 远离大功率无线电发射源 如电视台 电台 微波站等 其距 离不小于 200m 远离高压输电线和微波无线电信号传送通道 其距 离不小于 50m 3 点位附近不应有大面积水域或强烈反射卫星信号的物体 如大型 建筑物等 4 点位应选在交通方便 并有利于其他测量手段扩展和联测的地方 5 点位应选在地面基础稳定 易于长期保存的地点 6 按附录 A 中 CPI 的标准埋石 在现场填写点位说明 应丈量至 明显地物的距离 绘制点位示意图 作好点之记 有条件时应办理 委托保管手续 5 1 3 GPS 框架网的施测 1 采用 Trimble 或 Leica 双频 GPS 接收机观测 仪器的标称 精度不低于 5mm 1ppm GPS 测量作业应满足表 5 1 1 中国家 B 级网 的基本技术要求 2 全部仪器 光学对中基座生产作业前都必须按要求进行检 校合格后才能投入使用 14 3 观测时 天线整平对中误差不得大于 1mm 每时段观测前 后各量取天线高一次 两次互差小于 3mm 并取其平均值作为最后 结果 4 观测时段的分布应尽可能日夜均匀 且夜间观测时段所占 比例不少于 25 5 观测同时记录各项气象元素和天气状况 雷电 风暴天气 时 不宜进行 GPS 测量 6 中铁二院与铁四院衔接处应共同观测各自两个 CP0 控制点 形成大地四边形 使全线 CP0 构成整网 5 1 4 数据处理 1 软件 GPS 网基线预处理采用随接收机配备的商用软件 TGO1 63 或 LGO6 0 软件 采用广播星历 基线精处理采用美国麻省理工学院 编制的 Gamit 精处理软件或瑞士 Bernese 大学编制的 Bernese 精处理 软件 采用精密星历 2 准备工作 a 基线解算前 应按规范及技术设计及时对外业全部资料全面 检查和验收 其重点包括 成果是否符合调度命令和规范要求 观测数据质量分析是否合理 b 起算点坐标系为 ITRF2005 国际地球参考框架 起算点的瞬 时历元坐标精度不低于 1m 15 c 外业观测的气象数据换算成适合于处理软件所需要的单位 d 其它数据的准备 精密星历 IGS 数据 GPS 连续运行站 IGS 参考站 观测数据和相应的坐标及速度场 数据 软件所需的文件 如 框架极移 卫星状态等文件 以上数据通过 Internet 获取 3 外业数据质量检核 同一时段观测值的数据剔除率宜小于 10 基线外业预处理 复测基线的长度较差 ds 两两比较应满 足下式的规定 22 s d 式中 相应级别规定的精度 接实际平均长计算 同步环检核 GPS 网三边同步环闭合差 满足以下要求 5 3 5 3 5 3 z y x W W W GPS 网外业基线预处理结果 其独立闭合环或附合路线坐标 闭合差应满足 nW nW nW nW s z y x 33 3 3 3 式中 闭合环边数 n 16 相应级别规定的精度 按实际平均边长计算 222 zyxs WWWW 4 基线解算 a GPS 观测值加入对流层延迟修正 对流层延迟修正模型中的 气象元素采用标准气象元素 b 基线解算按同步观测时段为单位进行 按多基线解算时 每 个时段须提供一组独立基线向量及其完全的方差 协方差阵 按单 基线解时 须提供每条基线分量及其方差 协方差阵 c 基线解算 以 GPS 连续运行站地心坐标为基准 或与高精度的 GPS 控制 点进行连测 获取地心坐标基准 从而获得平面控制网的地心坐标 d 基线精处理后质量检查 重复基线较差及环闭合差应符合 全球定位系统 GPS 测量 规范 的规定 5 GPS 网平差 GPS 网平差采用与 GAMIT 配套的平差软件 GLOBK 瑞士 Bernese 大学的 Bernese 或武汉大学研制的科傻 GPS 软件 Poweradj 通用平差软件 在 WGS 84 椭球上进行三维整体平差处理 无约束平差选取一个相应于观测历元的 ITRF 国际地球参考 框架的点 IGS 参考站 作为起算基准 基线分量改正数绝对值限差 无约束平差中 基线分量的改正数绝对值 V x V y V z 应 17 满足下式 3 3 3 z y x V V V 式中 为相应级别规定的基线的精度 以相应于观测历元的 ITRF 国际地球参考框架的点为已知点 进行 CP0 控制网三维约束平差 约束平差中基线分量的改正数与经 过粗差剔除后的无约束平差结果的同一基线相应改正数较差的绝对 值 dV X dV y dV z 应满足下式 2 2 2 z y x dV dV dV 式中 为相应级别规定的基线的精度 5 2 CPI 控制网测量 5 2 1 CPI 控制网应在 CP0 的基础上采用 GPS 进行测量 GPS 测量 作业应满足表 5 1 1 中的基本技术要求 5 2 2 GPS 网布设 1 CPI 控制点根据线路平面图 沿线路敷设 采用边联结方式 构网 形成由三角形或大地四边形组成的带状网 2 CPI 控制点每隔 4km 左右布设一对或一个点 长大隧道段于 隧道进出口与斜井处布设一对相互通视的点 每对点间距离不宜小 于 800m 3 中铁二院与铁四院衔接地段应共设 2 对相互通视的 CPI 并 在测量成果中反映出相互转换关系 18 5 2 3 CPI 控制点选点埋石 1 CPI 控制点位宜选在距线路中线 100 200m 不易被破坏的 范围内 当与水准点共用时 应选在土质坚实 安全僻静 观测方 便和利于长期保存的地方 并按附录 A 的规定埋石 2 点位应便于安置 GPS 接收机 点位周围视野开阔 便于 GPS 卫星信号的接收 3 点位离大功率无线电发射源 电视台 微波站 的距离不小于 200m 离高压输电线距离不得小于 50m 4 点位附近不应有强烈干扰卫星信号接收的物体 尽量避开 大面积水域 5 所有 CPI 控制点均应在现场填写点位说明 必要时应丈量 至明显地物的距离 绘制点位示意图 作好点之记 在内业整理资 料时 点之记成果用 Auto CAD 绘制 同时提供纸质和电子文件 5 2 4 CPI 控制点观测 1 采用标称精度不低于 5mm 1ppm 的双频 GPS 接收机按表 5 1 1 中 B 级网的要求施测 2 全部仪器 光学对中基座生产作业前都必须按要求进行检 校合格后才能投入使用 3 观测时 天线整平对中误差不得大于 1mm 每时段观测前 后各量取天线高一次 两次互差小于 3mm 并取其平均值作为最后 结果 4 CPI 控制点应与附近的 CP0 控制点进行联测 19 5 观测过程中按规定填写观测手簿 对观测点名 仪器高 仪器号 时间 日期以及观测者均应详细记录 6 为获取 CPI 控制点 1954 年北京坐标系成果 CPI 控制网应 与附近的不低于国家二等的大地点或 GPS 点联测 一般宜每 50km 联测一个国家大地点 联测国家大地点的总数不得少于三个 特殊 情况下不得少于两个 当联测点数为两个时 应尽量分布在网的两 端 当联测点数为三个及其以上时 宜在网中均匀分布 5 2 5 GPS 基线解算 GPS 基线采用静态相对定位模式进行解算 基线解算采用精密 星历或广播星历 以 GPS 随机的软件解算 选择 CP0 控制点为基线 解算起算点 基线解算应作以下检核统计工作 1 计算同一时段观测值的资料剔除率应小于 10 2 同一条边任意两个时段解算值互差小于 2 mm 2 22 5D 3 独立观测边闭合环各坐标分量闭合差应符合下式规定 Wx 3 Wy 3 Wz 3 W 3 nnnn3 4 同步观测环闭合差应满足以下要求 Wx 5 Wy 5 Wz 5nnn W 5 222 zyx WWW n3 5 2 6 GPS 网平差及坐标转换 1 采用 GPS 基线的双差固定解进行 GPS 基线网平差 20 2 在 WGS 84 坐标系中进行三维无约束平差 求出各 CP 点 在 ITRF 框架下或 WGS 84 坐标系下的地心坐标和大地坐标 各基 线的改正数及其精度信息 无约束平差中 基线分量的改正数绝对值 V x V y V z 应 满足下式 3 3 3 z y x V V V 式中 为相应级别规定的基线的精度 3 以联测的 CP0 点为已知点进行 WGS 84 坐标的三维约束平 差 按表 4 2 1 4 2 2 选择相应的投影带参数 将 WGS 84 坐标投 影到相应的高斯平面上求得工程独立坐标系平面坐标 基线边方向 中误差 1 3 最弱边相对中误差 1 170000 约束平差中基线分量的改正数与经过粗差剔除后的无约束平差 结果的同一基线相应改正数较差的绝对值 dV X dV y dV z 应 满足下式 2 2 2 z y x dV dV dV 式中 为相应级别规定的基线的精度 4 利用联测的 1954 年北京坐标系国家三角点 求得 WGS 84 椭球与北京 54 椭球的坐标转换参数 将其投影到高斯平面上 并利 用国家三角点作为起算点进行二维约束平差 约束平差前应对已知 点进行精度和可靠性检验 21 5 3 隧道外 CP 控制网测量 5 3 1 CPII 测量应在 CPI 的基础上采用 GPS 测量或导线测量方法施 测 隧道外本线推荐采用 GPS 测量方法施测 5 3 2 CPII 控制点位宜选在距线路中线 50 100m 不易被破坏的范 围内 当与水准点共用时 应选在土质坚实 安全僻静 观测方便 和利于长期保存的地方 并按附录 A 的规定埋石 与水准点共用时 应按水准基点标石埋设规格 所有 CPII 控制点均应在现场填写点 位说明 必要时应丈量至明显地物的距离 绘制点位示意图 作好 点之记 5 3 3 采用 GPS 测量时应满足下列要求 1 CP 控制点采用 Trimble 或 LEICA 双频 GPS 接收机观测 仪器的标称精度不低于 5mm 1ppm 分段起闭于 CPI 控制点 测量 等级及技术要求应符合表 5 1 1 中 C 级的规定 2 CP 控制点应有良好的对空通视条件 点间距应为 800 1000 m 相邻点之间应通视 特别困难地区至少有一个通视点 以满足放线或施工测量的需要 3 CP 网采用边联结方式构网 形成由三角形或大地四边形 组 成的带状网 并与 CPI 联测构成附合网 4 点位应满足 GPS 观测条件 选择条件同 CPI 的要求 5 基线解算采用广播星历 以 GPS 随机商用软件进行计算 采用 CPI 控制网中某个 GPS 点的 WGS 84 坐标为起算坐标进行基线 22 解算 并按 5 2 5 进行基线解算检核统计工作 6 以联测的所有 CPI 点为已知点进行 WGS 84 坐标的二维约束 平差 按表 4 2 1 表 4 2 2 选择相应的投影带参数 将 WGS 84 坐 标投影到相应的高斯平面上求得工程独立坐标系平面坐标 基线边 方向中误差 1 7 最弱边相对中误差 1 100000 7 以联测的所有 CPI 点为已知点进行北京 54 坐标的二维约束 平差 5 3 4 采用导线测量时应满足下列要求 1 导线测量应起闭于 CPI 控制点 并按表 4 4 2 2 CP 的主要 技术要求 采用标称精度不低于 2 2mm 2ppm 的全站仪施测 2 导线测量水平角观测应符合表 5 3 4 1 的规定 导线测量水平角观测技术要求 表 5 3 4 1 等级仪器等级测回数半测回归零差 一测回内 2C 互差 同一方向 各测回间较差 0 5 级仪器44 8 4 1 级仪器66 9 6 三等 2 级仪器108 13 9 0 5 级仪器24 8 4 1 级仪器46 9 6 四等 2 级仪器68 13 9 1 级仪器26 9 6 五等 2 级仪器48 13 9 3 导线边长测量 读数至毫米 距离和竖直角往返各观测 2 测 回 各项限差应满足表 5 3 4 2 的要求 距离和竖直角观测限差 表 5 3 4 2 仪器精度 等 级 测距中误差 mm 同一测回各次读 数互差 mm 测回间读 数较差 mm 往返测平距 较 差 I 557 II5 101015 2mD 23 注 mD a b D 为仪器标称精度 式中 a 仪器标称精度中的固定误差 mm b 比例误差系数 mm km D 测距边长度 km 电磁波测距仪的测距精度划分标准为 测距长度为 1km 时 级 mD 5 mm 级 5 mm mD 10 mm 4 全站仪测距作业应符合铁道部现行 新建铁路工程测量规范 TB10101 的规定 5 CP 导线应在方位角闭合差及导线全长相对闭合差满足要求 后 采用严密平差计算 5 4 隧道内 CP 控制网测量 5 4 1 隧道洞内 CPII 点埋设 隧道洞内 CPII 点的埋设可与洞内二等水准点共用 可埋设在洞 内电缆槽上 如下图所示 5 4 2 隧道洞内 CPII 点点号编排 隧道洞内 CPII 点的点号编排可按以下原则进行编号 xxxCPII01 xxxCPII02 xxx 为隧道名汉语拼音的第一个字母 24 如海阳山隧道的编号可为 HYSCPII01 按里程增加方向顺延 5 4 3 隧道洞内 CPII 导线测量技术要求 在隧道贯通后进行 CPII 控制桩测量时 CPII 控制网测量采用导 线环或导线网测量 导线附合于隧道两端的 CPI 或 CPII 控制点上 导线测量的主要技术要求见表 5 4 3 1 隧道内 CP 导线测量主要技术要求 表 5 4 3 1 控制网 级别 附合长度 km 边长 m 测距 中误差 mm 测角 中误差 相邻点位 坐标中误 差 mm 导线全长 相对闭合 差限差 方位角闭 合差限差 对应导线 等级 备注 CPIIL 2 400 60 0 31 87 5 1 55 000 3 6 n三等单导线 CPII2 L 7 400 60 0 31 87 5 1 55 000 3 6 n三等导线环 CPIIL 7 400 60 0 31 051 100 000 2 0 n二等导线环 CP 导线测量还应满足下列要求 1 导线测量应起闭于隧道洞口两端或斜井 或横洞 的 CPI 控制点上 采用标称精度不低于 2 2mm 2ppm 的全站仪施测 2 导线测量水平角观测应符合表 5 4 3 2 的规定 隧道洞内导线测量水平角观测技术要求 表 5 4 3 2 附合长度仪器等级测回数半测回归零差 一测回内 2C 互差 同一方向 各测回间较差 0 5 级仪器44 8 4 1 级仪器46 9 6 L 2 2 级仪器68 13 9 0 5 级仪器44 8 4 1 级仪器66 9 6 2 L 7 2 级仪器108 13 9 0 5 级仪器64 8 4 1 级仪器96 9 6 L 7 2 级仪器158 13 9 3 全站仪测距要求同 5 3 4 25 6 高程控制网测量高程控制网测量 6 1 全线采用二等水准测量 水准路线基本沿线路布设 6 2 水准点每 2km 左右设置一个 深埋水准点每 20km 左右设置一个 重点工程 大桥 长隧及特殊路基结构 地段应根据实际情况增设 水准点离铁路施工中线距离 50m 150m 为宜 尽量与 CPI CPII 共 点 6 3 水准点应选在土质坚实 安全僻静 观测方便和利于长期保存的 地方 6 4 线路水准点应按附录 A 的规定埋石并作好点之记 深埋水准点 埋设规格应根据沿线地层情况 埋设至持力层 可根据实际情况作 专门设计 以下为方法之一 1 深埋水准点施工工艺 A 定位 根据工程需求 现场确定具体点的埋设位置 B 工序 平整场地 设备安装 调试 开钻 200mm 孔径钻至约 30m 圆孔 换浆 吊下保护管 水泥浆管外封固保护管 130mm 孔径钻至约 35m 孔底连续取芯 1m 130mm 钻 头圆孔至孔底 冲孔换浆 下标底及标杆 水泥浆固井 侯凝 标 顶焊铜质测点 做保护 完工 现场验收 C 成孔方法 钻具组合 自下而上 110mm 200mm 钻头 50mm 钻杆 主动钻杆组成 26 首开采用 200mm 钻头钻进成孔 钻进至约 30m 后 钻进完毕进行圆孔 调换泥浆清除孔底沉渣 换浆同时根据孔 深丈量保护管 孔底无沉淀后 提吊下入 140mm 保护管 进行管 外水泥浆固井 候凝 保护管之间采用丝扣或焊接连接 保护管外 加弓形扶正器 保证保护管孔内居中 用 130mm 钻头二开钻进至设计孔深 钻进终孔前取芯验证终 孔目的层为目标层位 标孔终孔用泥浆清除孔底沉渣 清孔同时根 据校正的孔深逐根丈量标杆 无沉淀后 将深埋标底连接标杆按序 提吊下入孔内 保护管内吊下标杆的同时加装滚轮式扶正器 间距 9m 左右 标杆下到设计孔深后 用比重 1 80 g cm3左右水泥浆进 行固井 水泥浆返至地表 确保固井质量 2 深埋水准点质量要求 A 孔深误差 1 1000 B 孔斜 1 6 5 水准基点控制网全线一次布网测量 全部测量完成后 整体平差 并统一高程系统 消除断高 6 6 二等水准路线一般 150km 与国家一等水准点联测一次 困难时 不应超过 400km 联测一次 6 7 高程控制网测量采用水准测量方法 宜使用电子水准仪 其精度 要求如表 4 5 主要技术要求如表 6 7 1 6 7 2 水准测量的主要技术标准水准测量的主要技术标准 表 6 7 1 观 测 次 数 等 级 每千米高 差全中误 差 mm 路线长 度 km 水准仪 等级 水准尺 与已知点 联测 附合或环线 往返较差 或闭合差 mm 27 二 等 2 400DS1 因瓦往返往返 4L 精密水准 42DS1 因瓦往返往返 8L DS1 因瓦往测 三 等 6 150 DS3 双面 往返 往返 12L 四 等 10 30DS3 双面往返往返 20L 注 1 结点之间或结点与高级点之间 其路线长度不应大于表中规定的 0 7 倍 2 L 为往返测段 附合或环线的水准路线长度 单位为 km 水准观测的主要技术要求水准观测的主要技术要求 表 6 7 2 等级 水准尺 类型 水准仪 等级 视距 m 前后视距 差 m 测段的前后视 距累积差 m 视线高度 m DS1 50 二等因瓦 DS05 60 1 0 3 0 下丝读数 0 3 DS1 60 精密水准因瓦 DS05 65 2 0 4 0 下丝读数 0 3 双面 DS3 65 三等 因瓦 DS1 DS05 80 3 0 6 0 三丝能读数 四等双面 DS3 80 5 0 10 0 三丝能读数 6 8 观测时 每一测段应为偶数测站 测站观测顺序如下 往测 奇数站为后 前 前 后 偶数站为前 后 后 前 返测 奇 数站为前 后 后 前 偶数站为后 前 前 后 6 9 线路跨越江河 深沟时应用相应等级的跨河水准测量方法和精度 施测 其主要技术要求应符合 客运专线无碴轨道铁路工程测量暂 行规定 4 1 5 的规定 6 10 水准测量作业结束后 每条水准路线应按测段往返测高差不符 值计算偶然中误差 M 当水准网的环数超过 20 个时 还应按环线 闭合差计算 Mw M 和 Mw 应符合规范的规定 否则应对较大闭合差 28 的路线进行重测 M 和 Mw 应按下列公式计算 4 1 Ln M 1 L WW N MW 式中 测段往返高差不符值 mm L 测段长或环线长 km n 测段数 W 附合或环线闭合差 mm N 水准路线环数 6 11 水准基点测量应在全线测量贯通后进行严密平差 采用固定数 据平差 数据处理采用武汉大学科傻 COSAWIN 软件 7 CP 控制网测量控制网测量 CP 测量应在基础平面控制网 CPI 线路控制网 CP 和高程控 制网的基础上由施工单位根据线下工程和轨道施工的需要进行布设 和测量 CP 测量以前应对全线基础平面控制网 CP 线路控制 网 CP 和高程控制网进行一次全面的复测与维护 对于丢失和破坏 的平面高程控制点进行恢复 满足 CP 测量的要求 7 1 CPIII 平面控制测量 7 1 1 CP 测量按自由设站交会法施测 测量的主要技术要求应符合 表 4 4 1 表 4 4 2 2 的规定 点位应设于线路两侧的接触网基座 桥 梁防撞墙或隧道边墙上 每 50 60m 左右一对点 自由设站交会控 制网形状如图 7 1 1 所示 29 7 1 2 CP 自由设站交会控制网采用经铁道部鉴定的专用自由设站 边角交会测量系统和数据处理软件在 CPI 或 CP 控制下进行平差计 算 分段附合测量时相邻段应有足够的重叠 重叠长度应不小于 300m 7 2 CPIII 高程测量 CP 控制点高程测量 应在 CP 平面测量完成后进行 并起 闭于二等水准基点 CP 控制点的高程建议采用数字水准仪测量 CP 控制点水准测量 应按精密水准测量的要求施测 并进行 严密平差 8 控制网维护与复测控制网维护与复测 控制网的建设是一项系统性 持续性强的工作 需要在施工期 间进行定期维护 复测 复测时采用的方法 使用的仪器和精度应 按建网时相应等级的规定进行 8 1 复测周期 60m CP CP CP CP CP 图 7 1 1 自由设站交会控制网示意图 30 1 贵广线 CP0 CPI CPII 及高程控制网在建设期间一般情况 复测两次 建设或勘察设计单位交桩给施工单位时应复测一次 CPIII 建立时应再复测一次 特殊地区 地面沉降地区或施工期间出 现异常的地段 适当增加复测次数 2 CPIII 平面和高程测量应在铺轨前完成 在铺轨完成后竣工 验收时复测一次 8 2 不定期复测 由于点位均在施工沿线 必须考虑丢桩 桩位移动等情况 根 据施工过程情况不定期复测 不定期复测工作由施工单位在施工期 间分段复测 9 工程措施加强后工作量估算工程措施加强后工作量估算 9 1 贵阳至贺州段工作量估算 精密控制网测量工作量 序号工作内容 线路里程 km 数量单位备注 1 CP 控制点 B 级 364 9182 点按每 4km 一对点 1 1 选点埋桩 364 910 点邦土改线段 1 2 CPI 测量 B 级 364 9182 点 1 3 联测 CP0 控制点 364 910 点 2 CPII 控制点 584 7 点 隧道外按平均 800m 一个点 隧 道内按平均 400m 一个点 2 1 选点埋桩 584 7875 点隧道内按平均 400m 一个点 2 2 CPII 测量 C 级 364 9100 点隧道外需补测 2 3 CPII 测量 二等导线 200 0500 点隧道内按平均 400m 一个点